Современная область астрономии по исследованию экзопланет развиваются с невероятной скоростью. Уже сейчас число подтверждённых объектов в экзопланеты приближается к 6300, и среди них уже выделено более двух сотен каменистых планет. По мере совершенствования наблюдательных методов вероятность обнаружения тел земного размера будет только возрастать, а новые исследовательские инструменты расширят диапазон доступных целей ещё больше.
В этом контексте Канада предлагает проект микроспутника POET (Photometric Observations of Exoplanet Transits, Фотометрические наблюдения транзитов экзопалнет), предназначенного для поиска экзопланет типа Земли и супер-Земли. Аппарат должен быть предназначен для наблюдения звёзд, которые меньше и холоднее нашего Солнца. К таким объектам в астрономии обычно относят так называемые ультрахолодные карлики. Это звёзды спектральных классов K и M, а также коричневые карлики, то есть объекты промежуточной природы между планетами-гигантами и звёздами, не способные поддерживать устойчивые термоядерные реакции в ядре. Статья с описанием миссии опубликована в виде препринта и ранее была представлена на профильной конференции по разработке инструментов для поиска экзопланет.
Метод, который будет использовать POET, основан на регистрации транзитов, то есть кратковременного уменьшения яркости звезды при прохождении планеты по её диску. Этот способ остаётся одним из наиболее результативных в современной астрономии. В случае ультрахолодных карликов ожидаемое падение яркости оказывается заметнее, чем при наблюдении более крупных звёзд. Это связано с тем, что диаметр таких карликов составляет около десяти процентов от солнечного, и относительный размер планеты по сравнению со звездой оказывается существенно больше.
Проект POET продолжает линию канадских микроспутников, к которой относятся миссии MOST (Microvariability and Oscillations of Stars) и NEOSSat (Near-Earth Object Surveillance Satellite), запущенные в 2003 и 2013 годах. Оба аппарата имели телескопы с апертурой около 15 сантиметров и работали в видимом диапазоне. MOST использовался для изучения свойств звёзд, включая их возраст и химический состав, тогда как NEOSSat был ориентирован на поиск околоземных астероидов и космического мусора. Среди результатов MOST можно, отметить уточнение характеристик экзопланеты HD 209458 b, в частности её низкой отражательной способности.
Новая миссия отличается от предшественников двумя ключевыми параметрами - увеличенной апертурой и расширенным диапазоном наблюдений. Телескоп POET диаметром 20 сантиметров позволит повысить чувствительность измерений, а возможность работы в ближнем ультрафиолете, видимом и инфракрасном диапазонах расширит спектр доступной информации о звёздах и их планетных системах. Запуск аппарата планируется на 2029 год. Текущая работа посвящена оценке потенциальных целей и ожидаемых результатов миссии.
Для этого был сформирован входной каталог ультрахолодных карликов, представляющий собой список объектов, пригодных для наблюдений. Отбор проводился с учётом ряда факторов: исключались двойные системы и слишком яркие звёзды, поскольку их излучение может затруднять обнаружение транзитов. Далее использовались компьютерные модели, позволяющие оценить эффективность обнаружения планет заданных размеров и орбитальных параметров.
В результате из первоначального списка более чем из 7200 кандидатов было отобрано чуть более 3000 звёзд, расположенных на расстоянии до 100 парсеков (около 326 световых лет) от Земли. По оценкам, POET сможет обнаруживать планеты радиусом от одной до 2,5 земных с орбитальными периодами от 7 до 50 суток. Для годичной программы наблюдений выделено от 100 до 300 приоритетных целей.
Авторы исследования подчёркивают, что обнаружение планет земного размера у ближайших ультрахолодных карликов создаёт благоприятные условия для последующего изучения их атмосфер. При орбитальных периодах менее семи суток такие планеты могут находиться в зонах обитаемости своих звёзд, где условия допускают существование жидкой воды. Это делает их перспективными объектами для поиска биомаркеров, таких газов, которые потенциально связаны с биологической активностью, с помощью космических телескопов следующего поколения, включая обсерваторию имени Джеймса Уэбба и планируемую миссию Habitable World Observatory. Таким образом, POET может внести вклад в выявление наиболее близких аналогов Земли за пределами Солнечной системы.